1年後、ジェームズ・ウェッブ望遠鏡はすべての約束を守ります

2021年12月25日、アリアン5ロケットがフランス領ギアナのクールー宇宙センターから離陸した。船上では、「世紀の使命」:ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は、天文学と宇宙の理解に革命を起こすはずです。1年後、約束は守られます。

「それは良い状態にあり、一般的に予想以上に良いパフォーマンスをしています」ナンシー・レベンソンは彼女の声に笑みを浮かべています。ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所(STScI)の暫定ディレクターは、喜ぶ何かを持っています:ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡(JWST)は喜ばせるように振る舞います。地球から150万キロメートル離れたラグランジュ2の地点の軌道では、これまでに宇宙に送られた最も高価な機械(100億ドル)は、すべての約束を守ります。

直径6.5メートルの鏡、赤外線を見る能力で、科学界によって20年以上待っています。この最後のスキルは確かに重要です:それはあなたが宇宙で最も古いオブジェクトを見ることができ、また、宇宙の塵の雲の後ろに隠されているものを示すという特殊性を持っています。ウェッブは確かに太陽以外の星、星の生と死、または私たちの太陽系を中心に回っている若い宇宙、太陽系の太陽系をよりよく理解できるようにしなければならないからです。発売後、それをセットアップして解決するのに6ヶ月かかりました。それ以来、彼の決まり文句は印象的だった。「この望遠鏡が空の先端を指すたびに、私たちは何かを学んでいるように感じます」と、コートダジュール天文台のエリック・ラガデック、フランス天文学・天体物理学会の会長は説明します。「実際、それは多機能天文台です:あなたは素晴らしいツールを持っており、天文学者として、アイデアがあるとすぐに、観測時間を求め、学ぶべき何かを指し示すことができます。最初に明らかにされた画像は、彼が何ができるかを垣間見ることでもありました。

7月中旬、彼の最初の5つの観測が世界に提示された。最も古い銀河、星の誕生と死、銀河の宇宙バレエ、系外惑星の大気…主な研究分野はすべてカバーされています。6ヶ月後、これらの決まり文句は依然として科学者に情報を提供し続けています。

ジョー・バイデンによるプレゼンテーション

明らかにされた最初の観察は、そのため、特に明らかです。ジョー・バイデン米大統領自身が発表し、中央に銀河団SMACS0723が見えます。周りには、多数の光のポイントがあります。これらは実際には、腕の長さに保持された砂粒と同じくらいの大きさの空の一部にある無数の銀河です。SMACS0723は、重力レンズとして機能するため、標的とされました。その質量は、その背後にある銀河から来る光線を逸脱させます。その後、望遠鏡のレンズのように、目に見え、拡大します。したがって、この技術は、非常に遠い銀河を観察することを可能にします。光は有限の速度を持ち、私たちに届くのに時間がかかったので、光が放出された時のようにそれらを見ます。例えば、SMACS0723は私たちから46億光年離れています。私たちはそれを46億年前のように見ています。

新しい星が現れるワシ星雲の創造の柱。© NASA、ESA、CSA、STSCI
新しい星が現れるワシ星雲の創造の柱。© NASA、ESA、CSA、STSCI

したがって、重力レンズ効果を利用して、科学者たちは宇宙がまだ非常に若いときに光を放出する銀河を見つけ始めました。「これらの最も遠い銀河を観測できるだけでなく、その距離、したがってそれらが形成された瞬間を測定することもできます」とナンシー・レベンソンは言います。「私たちは、宇宙の始まりから数億年後に形成されたものを観察しました。それらを見ることができるのは信じられないほどです。これは、138億年前に起こったビッグバンの後に形成された最初の銀河の1つです。それ以来、これらの観察は豊かになり、明確にされています。ウェッブは、宇宙で最も古い物体を見つける「レース」の初めに苦しんだ。しかし、最初の写真以来、別のWebbツールがこれらすべてを明確にするために使用され始めています:分光法。望遠鏡で受信した光を研究することで、その光源の化学組成を決定することができます。この情報により、天体物理学者は、彼らが観察する物体の年齢を推測することができます。例えば、最初の世代の星には、最新のものとは異なり、金属元素はほとんどありませんでした。「おそらく最初の星で構成されたこれらの最初の銀河は、異なるスペクトルの署名を持っている必要があります」と、欧州宇宙機関(ESA)のミッションの科学責任者であるピエール・フェルイは説明します。「異なる化学元素の星の豊富さは同じではありません。非常に単純に、それは次の世代を養う最も重い元素を作り出す最初の星だからです」と彼は続けます。

「私たちはこれらの分光データを持ち始めています」とナンシー・レベンソンは説明します。「私たちは最も古い銀河の「候補者」を持っていましたが、測定を行うには本当に分光法が必要です。もちろん、すべての「候補者」を明確にするには時間がかかりますが、それは起こっています。すでに、JWSTによる観測は線を動かしました:「私たちは、宇宙の人生の非常に早い段階で現れた非常に古い巨大な銀河を見て、それらがそれほど早く到着するとは思っていませんでした。これを考慮してモデルを調整する必要があります」と望遠鏡科学研究所の所長は追加します。

太陽系外惑星の研究

しかし、将来の観測は有望であるため、科学者はおそらく驚きの終わりにはいません。「それが進むほど、観測は深くなります」とピエール・フェリuitは予想しています。「私たちは機械をますます推し進めます。私たちはミッションの開始時にそれを行うことができませんでした、私たちはそれが宇宙でどのように振る舞うか、その安定性、そのキャリブレーションを理解する必要がありました…これから、科学者は機器を本当に理解しています、それは重大です。私たちは限界を押し広げ始めます。

ウェッブの研究分野のもう1つは、ミッションの台頭、太陽系外惑星の研究、太陽以外の星の周りを回転する惑星を示しています。ここでも、他の世界の大気の組成を分析することを可能にするため、分光法が不可欠です。ミッションの開始時に、観測はこれらの他の世界で最も大規模な世界、木星に似たガスの巨人に焦点を当て、達成が容易でした。「例えば、これらの惑星の大気中に水蒸気を検出しました」とナンシー・レベンソンは回想します。しかし今、より難しい観察が行われました。これはTRAPPIST-1システムの場合で、少なくとも7つの岩石惑星が地球の多かれ少なかれ回転し、そのうちの3つは星のハビタブルゾーンに位置しています。「観察が行われ、分析が進行中です」とナンシー・レベンソンは説明する。「このプロジェクトの背後にあるチームはいくつかの惑星を観察しており、そのうちの少なくとも1つは液体の水の存在が可能な居住可能な地域にあります」が、2023年に発表される予定の結果が出るのを待たなければなりません。

物質を餌とするL1527雲に形成された星。また、この写真のオレンジと青の領域にほこりを排出する材料のジェットを放出します。© NASA / ESA / CSA / STScI
物質を餌とするL1527雲に形成された星。また、この写真のオレンジと青の領域にほこりを排出する材料のジェットを放出します。© NASA / ESA / CSA / STScI

しかし、ウェッブの将来の発見を待っている間、科学界と一般大衆への影響はすでに大きなものです。「私がマークしているのは、彼が基本的な質問に対する答えです:銀河はどのように形成されたのですか?星はどのように形成され、どのように死ぬのですか?この望遠鏡が空を指差すたびに、あなたは何かを学びます。天文学者として、私は本当に例外的な時代に生きているように感じます」とエリック・ラガデックは言います。

ウェッブと一緒に、コートダジュール天文台の天文学者は夢の道具を持っています:「私たちはこれまでに宇宙に送られた最大の天文台を持っており、地球の大気によって引き起こされる乱れから自分自身を解放することができます。それはあなたが物事をすることを可能にします!私たちは巨大な軽いバケツを持っていて、宇宙の至る所で詳細を見ることができます。同僚と一緒に、私たちは瀕死の星を観察する時間を得ました。名前はあまりセクシーではありません:NGC6302、しかし、それは壮観になるでしょう。その後、他の星では、星塵を形成する星を観察しようとします。人間は星の塵だとよく言われます。私たちがやろうとしているのは、このほこりが瀕死の星の周りにどのように形成されるかを理解することです。ウェッブは軌道に乗って1年しか経っておらず、6ヶ月間稼働しています。しかし、彼はすでにすべての約束を果たし、宇宙の研究に革命を起こしました。しかし、これは始まりに過ぎません。予期せぬ問題がない限り、約20年間働き続ける必要があります。同時に、このプロジェクトのパートナーであるNASA、ESA、カナダ宇宙機関の側では、さらに強力な宇宙望遠鏡プロジェクトで、すでに将来について考えています。

https://www.rfi.fr/fr/science/20221226-après-un-an-le-télescope-james-webb-tient-toutes-ses-promesses

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